JPH06284763A - Speed controller for servomotor - Google Patents

Speed controller for servomotor

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Publication number
JPH06284763A
JPH06284763A JP4135393A JP13539392A JPH06284763A JP H06284763 A JPH06284763 A JP H06284763A JP 4135393 A JP4135393 A JP 4135393A JP 13539392 A JP13539392 A JP 13539392A JP H06284763 A JPH06284763 A JP H06284763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
load
value
torque
inertia
servo motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP4135393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Yamada
英治 山田
Nobuyuki Matsui
信行 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagoya Institute of Technology NUC
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Nagoya Institute of Technology NUC
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nagoya Institute of Technology NUC, Toyota Motor Corp filed Critical Nagoya Institute of Technology NUC
Priority to JP4135393A priority Critical patent/JPH06284763A/en
Publication of JPH06284763A publication Critical patent/JPH06284763A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain constant dynamic characteristics even when load inertia is changed by providing a load inertia estimating means, comparing the actual value of load inertia and the value of load inertia currently set to a torque observer and updating the currently set value of load inertia. CONSTITUTION:An inertia estimating equipment 30 is composed of an inertia estimation start-end signal generator 30a, a load-torque estimate feature detecting means 30b and an inertia set-value changing means 30c. The inertia estimation start-end signal generator 30a generates an inertia estimation start signal by the alteration of a speed command value wmr. The load-torque estimate feature detecting means 30b monitors the variation of load torque tauLp estimated by a torque observer, and detects and outputs the sign (positive or negative) of the maximum deviation. The inertia set-value changing means 30c changes an inertia set value in the inverse transfer function 20 of a mechanical system by the sign.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、NC加工機やロボット
等のアクチュエータとして用いられるサーボモータの速
度制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed control device for a servo motor used as an actuator for NC processing machines and robots.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、NC加工機やロボット等のアクチ
ュエータとして用いられるサーボモータは、通常その速
度を一定にするために速度制御が行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a servomotor used as an actuator for an NC processing machine, a robot or the like is usually subjected to speed control in order to keep its speed constant.

【0003】フィードバック制御を用いての速度制御に
おいて、負荷トルクの変動によらず所望の応答を得るた
め、速度制御系にトルクオブザーバを付加することが行
われれている。
In speed control using feedback control, a torque observer is added to the speed control system in order to obtain a desired response regardless of fluctuations in load torque.

【0004】このトルクオブザーバとは、制御装置で計
算されたモータの出力トルクとセンサからの駆動対象の
加速度とを用いて負荷のトルクを推定する装置である。
このトルクオブザーバの出力を速度制御の出力に加える
ことで負荷トルクの影響を相殺し、速度制御の応答をあ
る範囲で一定に保つことが可能である。
The torque observer is a device for estimating the torque of the load by using the output torque of the motor calculated by the control device and the acceleration of the driven object from the sensor.
By adding the output of this torque observer to the output of the speed control, it is possible to cancel the influence of the load torque and keep the response of the speed control constant within a certain range.

【0005】このようなトルクオブザーバを用いた速度
制御のブロック図が図4に示されている。図4に示され
ているように、速度指令値ωmrとサーボモータの実際
の速度ωmとの偏差が、速度制御部50に供給される。
速度制御部50は、上述した速度制御と同様に、偏差に
基づいてPI制御により電流指令icrを出力する。こ
の電流指令icrと、後述するトルクオブザーバ58が
算出する負荷トルク値ilrとの和が求められ、サーボ
モータに供給される。サーボモータの電流の伝達関数は
伝達関数52により表され、上記電流の和ir(=ic
r+ilr)はこの伝達関数52によりサーボモータに
実際に流れる電流iに変換される。この電流iによって
実際のサーボモータに発生するトルクτmは、電流iに
トルク定数54を乗じた値である。このτmから負荷ト
ルクτLを減算した値が機械系に加えられることによ
り、サーボモータの実際の速度が決定される。すなわ
ち、有効トルクτeに機械系の伝達関数56を適用する
ことにより実際のサーボモータ速度ωmが得られる。
A block diagram of speed control using such a torque observer is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the deviation between the speed command value ωmr and the actual speed ωm of the servomotor is supplied to the speed control unit 50.
The speed control unit 50 outputs the current command icr by PI control based on the deviation, similarly to the speed control described above. The sum of this current command icr and the load torque value ilr calculated by the torque observer 58, which will be described later, is calculated and supplied to the servo motor. The transfer function of the current of the servo motor is represented by the transfer function 52, and the sum of the above currents ir (= ic
r + ilr) is converted by the transfer function 52 into a current i that actually flows in the servo motor. The torque τm actually generated in the servomotor by the current i is a value obtained by multiplying the current i by the torque constant 54. The value obtained by subtracting the load torque τL from this τm is added to the mechanical system to determine the actual speed of the servomotor. That is, the actual servomotor speed ωm can be obtained by applying the mechanical transfer function 56 to the effective torque τe.

【0006】トルクオブザーバ58は、サーボモータ電
流iと、サーボモータ速度ωmとから負荷トルクを推定
する。まず、サーボモータ電流iにトルク定数設定値5
8aを適用することによりサーボモータトルクτmの推
定値τmpを算出する。一方、サーボモータ速度ωm
に、機械系の逆伝達関数58bを適用することにより有
効トルクτeの推定値であるτepを算出する。この逆
伝達関数58bは、機械系の伝達関数56の逆伝達関数
である。このようにして求めたτmpからτepを減算
することにより負荷トルクの推定値τLpを算出する。
The torque observer 58 estimates the load torque from the servo motor current i and the servo motor speed ωm. First, the torque constant set value 5 for the servo motor current i
The estimated value τmp of the servo motor torque τm is calculated by applying 8a. On the other hand, servo motor speed ωm
Then, the inverse transfer function 58b of the mechanical system is applied to calculate τep, which is the estimated value of the effective torque τe. The inverse transfer function 58b is the inverse transfer function of the mechanical system transfer function 56. The estimated value τLp of the load torque is calculated by subtracting τep from τmp thus obtained.

【0007】トルクオブザーバ58は通常デジタルシグ
ナルプロセッサ等により構成されるため、サンプリング
周期分の遅れが生じる。図5においては、このサンプリ
ング周期の遅れが一次遅れ要素58cにより表されてい
る。なお、図5に示されているように、このようにして
求めたτLpは、トルク定数の設定値の逆数60により
対応する電流値に変換されている。つまり、負荷トルク
を電流に換算した負荷トルク分電流ilrが計算され、
上述したようにこの負荷トルク分電流ilrと上記電流
指令icrとの和がサーボモータの伝達関数52に供給
される。
Since the torque observer 58 is usually composed of a digital signal processor or the like, a delay of the sampling period occurs. In FIG. 5, the delay of the sampling period is represented by the first-order delay element 58c. Note that, as shown in FIG. 5, τLp thus obtained is converted into a corresponding current value by the reciprocal 60 of the set value of the torque constant. That is, the load torque current ilr is calculated by converting the load torque into a current,
As described above, the sum of the load torque current ilr and the current command icr is supplied to the transfer function 52 of the servo motor.

【0008】このようにして、負荷トルクτLの影響を
排除することが可能である。したがって等化的には図5
に示されているような単純な速度制御ブロックと同一の
速度制御が行える。
In this way, it is possible to eliminate the influence of the load torque τL. Therefore, in terms of equalization, FIG.
The same speed control as the simple speed control block as shown in FIG.

【0009】図5は古典的なPI制御による速度制御の
ブロック図である。図5に示されているように、上位コ
ントラーラからの速度指令値ωmrとモータの実際の速
度ωmとの偏差が速度制御部70に入力される。速度制
御部70は、この偏差に基づきPI制御により電流指令
icrを出力する。この電流指令icrはサーボモータ
の伝達関数72によりサーボモータの実際の電流iに変
換される。この電流iによって、実際のサーボモータに
発生するトルクは、電流iにトルク定数74を乗じた値
である。負荷の機械系にこの実際のトルクが加えられる
ことにより実際の速度が得られる。すなわち、実際のト
ルクは機械系の伝達関数76によって実際の速度ωmに
変換される。この速度ωmは、速度センサによって検出
され、前述した速度指令値ωmrとの偏差を算出するの
に用いられる。
FIG. 5 is a block diagram of speed control by classical PI control. As shown in FIG. 5, the deviation between the speed command value ωmr from the upper controller and the actual speed ωm of the motor is input to the speed control unit 70. The speed control unit 70 outputs the current command icr by PI control based on this deviation. This current command icr is converted into the actual current i of the servo motor by the transfer function 72 of the servo motor. The torque actually generated in the servomotor by the current i is a value obtained by multiplying the current i by the torque constant 74. The actual speed is obtained by applying this actual torque to the mechanical system of the load. That is, the actual torque is converted to the actual speed ωm by the transfer function 76 of the mechanical system. This speed ωm is detected by the speed sensor and used to calculate the deviation from the speed command value ωmr described above.

【0010】図5から理解されるように、この場合の被
制御対象の応答特性は、速度制御ゲインK、負荷のイナ
ーシャの設定値Jnによって一意に定まる。
As can be seen from FIG. 5, the response characteristic of the controlled object in this case is uniquely determined by the speed control gain K and the load inertia set value Jn.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボモータの
制御装置は以上のように構成されており、負荷トルクの
影響を排除することができた。しかしながら、実際に
は、負荷のイナーシャが大きく変動することがある。例
えば、NC加工機はさまざまなイナーシャを有する加工
対象物を加工しなければならないし、ロボットの扱う組
み立て対象物のイナーシャもさまざまである。このよう
に、上記トルクオブザーバ内の負荷イナーシャの設定値
Jnに対し、実際の負荷イナーシャJが変動する場合、
動特性に大きな変化が表れる。この様子が、図6に示さ
れている。図6は、伝達関数の極の変化を表すグラフで
あり、その横軸は実軸であり縦軸は虚軸である。図6に
示されているように、実際の負荷イナーシャJが、設定
値Jnに比べておよそ5倍以上になると動特性が大きく
変化してしまう。
The conventional servo motor controller is constructed as described above, and the influence of the load torque can be eliminated. However, in reality, the inertia of the load may fluctuate greatly. For example, the NC processing machine has to process the workpieces having various inertias, and the inertias of the assembly objects handled by the robot also vary. In this way, when the actual load inertia J changes with respect to the set value Jn of the load inertia in the torque observer,
A large change appears in the dynamic characteristics. This is shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing changes in the poles of the transfer function, where the horizontal axis is the real axis and the vertical axis is the imaginary axis. As shown in FIG. 6, when the actual load inertia J becomes about 5 times or more the set value Jn, the dynamic characteristics change greatly.

【0012】したがって、従来は負荷イナーシャの変動
によって、その動特性が大きく変動してしまうという問
題があった。
Therefore, conventionally, there has been a problem that the dynamic characteristics of the load inertia change greatly due to the change of the load inertia.

【0013】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、負荷イナーシャが変動して
も一定の動特性を達成するサーボモータの制御装置を得
ることである。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a servomotor control device that achieves a constant dynamic characteristic even if the load inertia changes.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、サーボモータに印加される電流と、サーボ
モータの回転速度と、及びあらかじめ設定されている負
荷イナーシャの値とから、前記サーボモータに接続して
いる制御対象の負荷トルクを推定するトルクオブザーバ
を利用して前記サーボモータの速度制御を行うサーボモ
ータの制御装置において、前記トルクオブザーバの出力
する負荷トルクを監視し、前記サーボモータの回転速度
が一定である場合の負荷トルク値である定常負荷トルク
と、前記サーボモータの回転速度が変化している場合の
負荷トルク値である加速負荷トルクと、の前記2つの負
荷トルク値の差から実際の負荷イナーシャの値が、現在
前記トルクオブザーバに設定されている負荷イナーシャ
の値より大きいか否かを判断する負荷イナーシャ推定手
段、を備え、前記トルクオブザーバは、前記負荷イナー
シャ推定手段によって実際の負荷イナーシャの値が現在
設定されている負荷イナーシャの値より大きいと判断さ
れたならば、現在設定されている負荷イナーシャの値を
所定の値だけ増加させ、実際の負荷イナーシャの値が現
在設定されている負荷イナーシャの値より小さいと判断
されたならば、現在設定されている負荷イナーシャの値
を所定の値だけ減少させることにより、現在設定されて
いる負荷イナーシャの値を更新することを特徴とするサ
ーボモータの速度制御装置である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses the current applied to the servo motor, the rotation speed of the servo motor, and a preset load inertia value to determine the above-mentioned values. In a servomotor control device that performs speed control of the servomotor using a torque observer that estimates a load torque of a control target connected to the servomotor, the load torque output by the torque observer is monitored, and the servo The two load torque values of a steady load torque that is a load torque value when the rotation speed of the motor is constant, and an acceleration load torque that is a load torque value when the rotation speed of the servo motor is changing. Is the actual load inertia value larger than the load inertia value currently set for the torque observer from the difference between Load inertia estimation means for determining whether or not the torque observer sets the present value if the actual load inertia value is determined to be greater than the presently set load inertia value by the load inertia estimation means. If the actual load inertia value is determined to be less than the currently set load inertia value, then the currently set load inertia value is increased. A speed control device for a servo motor, characterized in that the value of the load inertia set at present is updated by decreasing it by a predetermined value.

【0015】[0015]

【作用】本発明による負荷イナーシャ推定手段は、定常
負荷トルクと、加速負荷トルクとの差を算出し、その差
から実際の負荷イナーシャの値と、現在トルクオブザー
バに設定されている負荷イナーシャの値とを比較し、ど
ちらが大きいかを判断する。そして、実際の負荷イナー
シャのほうが大きければ、設定されている負荷イナーシ
ャの値を所定の量だけ増加させ、そうでなければ減少さ
せる。この処理を繰り返すことによりトルクオブザーバ
に設定されている負荷イナーシャは実際の負荷イナーシ
ャと等しくなる。
The load inertia estimating means according to the present invention calculates the difference between the steady load torque and the acceleration load torque, and from the difference, the actual load inertia value and the load inertia value currently set in the torque observer. And to determine which is greater. Then, if the actual load inertia is larger, the set load inertia value is increased by a predetermined amount, and if not, it is decreased. By repeating this process, the load inertia set in the torque observer becomes equal to the actual load inertia.

【0016】[0016]

【実施例】まず負荷イナーシャの推定を行う原理につい
て説明する。従来の制御装置の構成ブロック図である図
4に示されているように、負荷トルクτLは、次式で表
される。 τL=Kti−Jsωm−Dωm ・・・(1) ここで、Dは速度に比例する抵抗分であり、一般には粘
性抵抗がこれにあたる。また、図4に示されているトル
クオブザーバ58はいわゆるGopinath手法を用
いた最小次元オブザーバであり、図4に示されているよ
うに、その推定される負荷トルクτLpは、次式で表さ
れる。 τLp=(1/(1+sT))(Ktni−Jnsωm−Dnωm) ・・・(2) ここで、Ktnはトルクオブザーバ内のトルク定数の設
定値であり、Dnは、トルクオブザーバ内の粘性抵抗の
設定値である。また、Tは上述したように、オブザーバ
の遅れ時間を表す。具体的には、トルクオブザーバのデ
ータのサンプリング周期を表す。
EXAMPLE First, the principle of estimating the load inertia will be described. As shown in FIG. 4, which is a configuration block diagram of a conventional control device, the load torque τL is expressed by the following equation. [tau] L = Kti-Js [omega] m-D [omega] m (1) Here, D is a resistance component proportional to speed, and generally viscous resistance corresponds to this. Further, the torque observer 58 shown in FIG. 4 is a minimum dimension observer using the so-called Gopinath method, and as shown in FIG. 4, its estimated load torque τLp is expressed by the following equation. . τLp = (1 / (1 + sT)) (Ktni−Jnsωm−Dnωm) (2) where Ktn is a set value of the torque constant in the torque observer, and Dn is a set of viscous resistance in the torque observer. It is a value. In addition, T represents the delay time of the observer, as described above. Specifically, it represents the sampling period of the torque observer data.

【0017】トルク定数は、制御途中で変化しないと見
なせるので、Kt=Ktnとする。また、粘性抵抗も変
化しないと見なせ、D=Dnとする。上記(1)(2)
式から次式が得られる。 τLp=(1/(1+sT))(τL+(J−Jn)sωm) ・・・(3) この(3)は、実際のトルクτLと、推定値であるτL
pとの関係を表したものである。この(3)式から理解
されるように、イナーシャの設定値Jnと、実際のイナ
ーシャの値Jとの間に0でない誤差dJ(=J−Jn)
があるとすると、dωm/dt≠0の場合に、その誤差
dJに比例したトルクが推定値に加算されてトルクオブ
ザーバから出力されることになる。
Since it can be considered that the torque constant does not change during control, Kt = Ktn. Further, since it can be considered that the viscous resistance does not change, D = Dn. Above (1) (2)
The following equation is obtained from the equation. τLp = (1 / (1 + sT)) (τL + (J−Jn) sωm) (3) This (3) is the actual torque τL and the estimated value τL.
It shows the relationship with p. As understood from the equation (3), a non-zero error dJ (= J−Jn) between the inertia set value Jn and the actual inertia value J.
If dωm / dt ≠ 0, the torque proportional to the error dJ is added to the estimated value and output from the torque observer.

【0018】定常運転時の推定値をτLpaveとす
る。また、速度の変化時にトルクオブザーバから出力さ
れる推定値τLpのτLpaveからの偏差が最大とな
る推定値をτLpmaxとする。すると、それらの間の
偏差(τLpmax−τLpave)の符号によって、
イナーシャの設定値と、実際の値との大小関係が認識さ
れる。
The estimated value during steady operation is τLpave. Further, an estimated value that maximizes the deviation of the estimated value τLp output from the torque observer from τLpave when the speed changes is τLpmax. Then, by the sign of the deviation (τLpmax−τLpave) between them,
The magnitude relationship between the inertia set value and the actual value is recognized.

【0019】例えば、dτLp>0の場合には、J>J
nと判断し、現在の設定値Jnを増加させてやり、dτ
Lp<0の場合には、J<Jnと判断し、現在の設定値
Jnを減少させる。このような操作をdτLp≠0であ
るあいだ、繰り返すことにより、J=Jnと設定するこ
とが可能である。
For example, when dτLp> 0, J> J
It is judged as n, the current set value Jn is increased, and dτ
If Lp <0, J <Jn is determined and the current set value Jn is decreased. It is possible to set J = Jn by repeating such an operation while dτLp ≠ 0.

【0020】以下、この発明の好適な一実施例を図に基
づいて説明する。
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1は本実施例のサーボモータ制御装置を
表す構成ブロック図である。図1に示されているよう
に、本実施例において特徴的なことは、新たにイナーシ
ャ推定器30が設けられていることであり、その他の構
成は図4に示された従来の速度制御装置と同一である。
すなわち、速度指令値ωmrと実際の速度ωmとの偏差
が速度制御部10に供給され、速度制御部10は、電流
指令を出力する。この電流指令と、負荷トルク値との和
が伝達関数12によって、サーボモータに発生する実際
の電流に変換される。この電流にトルク定数14を乗ず
ることによりサーボモータに発生するトルクが得られ
る。そして、発生するトルクから負荷トルクτLを減算
したトルクが機械系に印加され、その結果(機械系の伝
達関数16により)、サーボモータの実際の速度ωmが
決定される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a servo motor control device according to this embodiment. As shown in FIG. 1, what is characteristic of this embodiment is that an inertia estimator 30 is newly provided, and other configurations are the same as the conventional speed control device shown in FIG. Is the same as
That is, the deviation between the speed command value ωmr and the actual speed ωm is supplied to the speed control unit 10, and the speed control unit 10 outputs a current command. The sum of this current command and the load torque value is converted by the transfer function 12 into the actual current generated in the servo motor. By multiplying this current by the torque constant 14, the torque generated in the servo motor can be obtained. Then, a torque obtained by subtracting the load torque τL from the generated torque is applied to the mechanical system, and as a result (by the transfer function 16 of the mechanical system), the actual speed ωm of the servo motor is determined.

【0022】トルクオブザーバは、トルク定数設定値1
8、機械系の逆伝達関数20及び一次遅れ要素22とか
ら構成され、それぞれの動作は従来の速度制御装置と同
一である。
The torque observer has a torque constant set value of 1
8. The reverse transfer function 20 of the mechanical system and the first-order lag element 22 are provided, and the respective operations are the same as those of the conventional speed control device.

【0023】本実施例において特徴的な構成であるイナ
ーシャ推定器30は、イナーシャ推定開始終了信号発生
器30aと、負荷トルク推定値特徴検出手段30bとイ
ナーシャ設定値変更手段30cとから構成される。イナ
ーシャ推定開始終了信号発生器30aは、速度指令値ω
mrを監視しており、速度指令値ωmrの変化(例えば
1000rpmから2000rpm)によってイナーシ
ャの推定の開始信号を発生する。負荷トルク推定値特徴
検出手段30bは、トルクオブザーバにより推定された
負荷トルクτLpの変化を監視しており、その最大偏差
の符号(正か負か)を出力する検出手段である。イナー
シャ設定値変更手段30は、この符号によって、機械系
の逆伝達関数20内のイナーシャ設定値を変更する。
The inertia estimator 30 having a characteristic structure in this embodiment is composed of an inertia estimation start / end signal generator 30a, a load torque estimated value feature detecting means 30b and an inertia set value changing means 30c. The inertia estimation start / end signal generator 30a determines the speed command value ω
mr is monitored, and a start signal for estimation of inertia is generated according to a change in the speed command value ωmr (for example, 1000 rpm to 2000 rpm). The load torque estimated value feature detection means 30b is a detection means that monitors the change in the load torque τLp estimated by the torque observer and outputs the sign (positive or negative) of the maximum deviation. The inertia set value changing means 30 changes the inertia set value in the inverse transfer function 20 of the mechanical system using this code.

【0024】以下、フローチャートを用いて本実施例の
詳細な動作を説明する。図2に本実施例の動作を表す第
一フローチャートが示されている。
The detailed operation of this embodiment will be described below with reference to the flow chart. FIG. 2 shows a first flowchart showing the operation of this embodiment.

【0025】図2においては、まずトルクオブザーバが
定常時に出力する負荷トルク推定値τLpの平均値を算
出する。そのため、ステップS2−1においては、平均
をとる回数を計数するループ変数Nを「0」に初期化す
る。
In FIG. 2, first, the average value of the estimated load torque value τLp output by the torque observer in a steady state is calculated. Therefore, in step S2-1, the loop variable N for counting the number of times of averaging is initialized to "0".

【0026】ステップS2−2においては、Nが奇数か
偶数かが判断され、偶数であればステップS2−3に、
奇数であればステップS2−4にそれぞれ移行する。
In step S2-2, it is determined whether N is an odd number or an even number. If N is an even number, the process proceeds to step S2-3.
If it is an odd number, the process proceeds to step S2-4.

【0027】ステップS2−3においては、サーボモー
タのコギング周期の角度φcの偶数倍の位置でトルクオ
ブザーバ出力を検出するために、サーボモータの回転位
置が所定の位置になるのを待つ。一方、ステップS2−
4においては、コギング周期の角度φcの奇数倍の位置
でオブザーバ出力を検出するために、サーボモータの回
転位置が所定の位置になるのを待つ。このように奇数位
置と偶数位置とのそれぞれの位置でトルクを求めたの
は、ACサーボモータにおけるコギングノイズを排除す
るためである。
In step S2-3, in order to detect the torque observer output at a position that is an even multiple of the angle .phi.c of the cogging cycle of the servo motor, it waits until the rotational position of the servo motor reaches a predetermined position. On the other hand, step S2-
In No. 4, in order to detect the observer output at a position that is an odd multiple of the angle φc of the cogging cycle, it waits for the rotational position of the servo motor to reach a predetermined position. The reason why the torque is obtained at each of the odd-numbered position and the even-numbered position is to eliminate the cogging noise in the AC servomotor.

【0028】ステップS2−5においては、速度指令が
変化されて、ステップS2−6においては、トルクオブ
ザーバの出力が記憶される。この記憶は、負荷トルク推
定値特徴検出器30bにおいて行われる。
The speed command is changed in step S2-5, and the output of the torque observer is stored in step S2-6. This storage is performed in the load torque estimated value feature detector 30b.

【0029】ステップS2−7においては、速度指令が
元に戻される。
In step S2-7, the speed command is restored.

【0030】ステップS2−8においては、ループ変数
Nが、N0 であるか否かが検査される。N0 であるなら
ば、定常運転時の平均値が求めるのに十分なデータが揃
ったと見なし、ステップS2−10に移行し、さもなく
ば、ステップS2−9に移行する。
In step S2-8, it is checked whether the loop variable N is N0. If it is N0, it is considered that the data sufficient for obtaining the average value in the steady operation are gathered, and the process proceeds to step S2-10. Otherwise, the process proceeds to step S2-9.

【0031】ステップS2−9においては、Nがインク
リメントされ、ステップS2−2に移行し、上述した処
理が繰り返される。
At step S2-9, N is incremented, the routine proceeds to step S2-2, and the above-mentioned processing is repeated.

【0032】ステップS2−10においては、以上のよ
うにして求められたデータを基にしてその平均値が算出
される。これによって、トルクオブザーバが、定常運転
時に出力する負荷トルクτLpの平均値が求められる。
この平均値をτLpaveと呼ぶ。
In step S2-10, the average value is calculated based on the data obtained as described above. By this, the average value of the load torque τLp output by the torque observer during steady operation is obtained.
This average value is called τLpave.

【0033】次に、速度指令値ωmrが変化したことを
イナーシャ推定開始終了信号発生器30aが検出する
と、負荷トルク推定値特徴検出手段30bはトルクオブ
ザーバが出力する負荷トルクの推定値τLpをサンプリ
ングし、記憶する。そして、図3のステップS3−1に
おいて一定の個数のサンプリング値が得られたならば、
その中で定常値からの偏差の最も大きな値を求める。こ
れをτLpmaxと呼ぶ。
Next, when the inertia estimation start / end signal generator 30a detects that the speed command value ωmr has changed, the load torque estimated value feature detecting means 30b samples the estimated load torque value τLp output by the torque observer. ,Remember. Then, if a fixed number of sampling values are obtained in step S3-1 of FIG.
Among them, the largest deviation from the steady value is obtained. This is called τLpmax.

【0034】次に、ステップS3−3において、この最
大値τLpmaxと、上記定常値τLpaveとの偏差
を計算する。すなわち、dτLp=τLpmax−τL
paveを計算する。
Next, in step S3-3, the deviation between the maximum value τLpmax and the steady value τLpave is calculated. That is, dτLp = τLpmax−τL
Calculate pave.

【0035】本実施例においては、このように定常値か
らの偏差の最も大きい値と、定常値との偏差が求められ
ている。これは、なるべく大きな偏差を求め、誤差を小
さくするためである。通常、機械系の制御装置において
は、ACサーボモータのコギングノイズをはじめ非線形
な粘性等、雑音が大きいためなるべく測定値の絶対値の
大きな測定値を用いる必要がある。
In this embodiment, the deviation between the largest deviation from the steady value and the steady value is obtained in this way. This is to obtain the largest possible deviation and reduce the error. Generally, in a mechanical control device, it is necessary to use a measured value having a large absolute value of the measured value because noise such as cogging noise of an AC servo motor and nonlinear viscosity is large.

【0036】ステップS3−4において、dτLpが
「0」であるか否かが検査される。その結果、dτLp
=0であれば、ステップS3−5に移行し、トルクオブ
ザーバ内のイナーシャの設定値の変更は行われない。一
方、dτLp≠0であれば、ステップS3−6に移行
し、dτLpが正であるか負であるかが検査される。ス
テップS3−6にて、dτLpが正であると判断された
ならばステップS3−7に移行し、dτLpが負である
と判断されたならばステップS3−8に移行する。ステ
ップS3−7においては、トルクオブザーバ内のイナー
シャの設定値Jnが所定のステップ量だけ減少される。
In step S3-4, it is checked whether dτLp is "0". As a result, dτLp
If = 0, the process proceeds to step S3-5, and the inertia set value in the torque observer is not changed. On the other hand, if dτLp ≠ 0, the process proceeds to step S3-6, and it is checked whether dτLp is positive or negative. If it is determined in step S3-6 that dτLp is positive, the process proceeds to step S3-7, and if it is determined that dτLp is negative, the process proceeds to step S3-8. In step S3-7, the set value Jn of inertia in the torque observer is decreased by a predetermined step amount.

【0037】ステップS3−8においては、トルクオブ
ザーバ内のイナーシャの設定値Jnが所定のステップ量
だけ増加される。
In step S3-8, the set value Jn of inertia in the torque observer is increased by a predetermined step amount.

【0038】以上のような処理をすることによってトル
クオブザーバ内のイナーシャの設定値が更新される。本
実施例においては、dτLpの正負によって、所定のス
テップ分だけイナーシャの設定値を更新したので、上記
の処理を何回か繰り返すことによりいずれdτLp=0
とすることが可能である。なお、本実施例におけるサー
ボモータの速度制御装置は、デジタルシグナルプロセッ
サ及びそのプログラムにより構成されている。すなわ
ち、トルクオブザーバや、イナーシャ推定器はそれぞれ
対応するプログラムのルーチンによって実現されてい
る。
By performing the above processing, the set value of the inertia in the torque observer is updated. In the present embodiment, the inertia set value is updated by a predetermined number of steps depending on whether the value of dτLp is positive or negative. Therefore, by repeating the above process several times, dτLp = 0
It is possible to The speed control device for the servomotor in this embodiment is composed of a digital signal processor and its program. That is, the torque observer and the inertia estimator are realized by the routines of the corresponding programs.

【0039】以上述べたように、本実施例によれば、ト
ルクオブザーバから出力される負荷トルクの推定値τL
pの定常値からの変化を検出することにより、負荷イナ
ーシャの推定を行うことが可能である。したがって、負
荷が変化したそれに基づき、トルクオブザーバ内に設定
されている負荷イナーシャの設定値が更新される。した
がって、サーボモータが駆動する負荷のイナーシャが変
化した場合でも、制御系の動特性を一定に保つことが可
能である。
As described above, according to this embodiment, the estimated value τL of the load torque output from the torque observer.
The load inertia can be estimated by detecting the change in p from the steady value. Therefore, the set value of the load inertia set in the torque observer is updated based on the change in the load. Therefore, even if the inertia of the load driven by the servo motor changes, the dynamic characteristics of the control system can be kept constant.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、実
際の負荷イナーシャの値を推定し、トルクオブザーバに
現在設定されている値との比較を行い、その比較結果に
基づいて、負荷イナーシャの設定値を所定の値だけ増加
もしくは減少させたので、実際の負荷イナーシャの値に
基づき負荷トルクの推定を行うのでより正確に動特性を
一定のものとできるサーボモータの制御装置が得られる
という効果を有する。また、本発明によれば、負荷イナ
ーシャの更新は常に所定の値だけ行われるので、外部か
らの雑音に強いという効果を有する。更に、更新の演算
が容易であるため、デジタルシグナルプロセッサやマイ
クロプロセッサ等によるインプリメントが容易であると
いう効果を有する。
As described above, according to the present invention, the value of the actual load inertia is estimated, the value is compared with the value currently set in the torque observer, and the load is determined based on the comparison result. Since the set value of the inertia is increased or decreased by a predetermined value, the load torque is estimated based on the actual load inertia value, so that a servo motor control device that can make the dynamic characteristics constant more accurately can be obtained. Has the effect. Further, according to the present invention, since the load inertia is always updated by a predetermined value, it has an effect of being strong against noise from the outside. Further, since the update calculation is easy, there is an effect that it can be easily implemented by a digital signal processor, a microprocessor, or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の好適な一実施例であるサーボモータの
制御装置の構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a servo motor control device that is a preferred embodiment of the present invention.

【図2】図1に示されているサーボモータの制御装置の
動作を表す第一のフローチャートである。
FIG. 2 is a first flowchart showing the operation of the servo motor control device shown in FIG.

【図3】図1に示されているサーボモータの制御装置の
動作を表す第二のフローチャートである。
FIG. 3 is a second flowchart showing the operation of the servo motor control device shown in FIG. 1.

【図4】従来のサーボモータの制御装置の構成ブロック
図である。
FIG. 4 is a configuration block diagram of a conventional servo motor control device.

【図5】図4に示されているサーボモータの制御装置に
おいて、負荷トルクが一定の場合のの等化的な構成ブロ
ック図である。
5 is a block diagram of an equalizing structure in the servo motor control device shown in FIG. 4 when the load torque is constant.

【図6】図4に示されているサーボモータの制御装置に
おいて、負荷イナーシャの変化に対する伝達関数の極の
変化を表すグラフである。
6 is a graph showing changes in poles of a transfer function with respect to changes in load inertia in the controller for the servo motor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 速度制御部 12 伝達関数 14 トルク定数 16 機械系の伝達関数 18 トルク定数設定値 20 機械系の逆伝達関数 22 一次遅れ要素 30 イナーシャ推定器 30a イナーシャ推定開始終了信号発生器 30b 負荷トルク推定値特徴検出手段 30c イナーシャ設定値変更手段 10 speed control unit 12 transfer function 14 torque constant 16 mechanical transfer function 18 torque constant set value 20 reverse transfer function of mechanical system 22 first-order lag element 30 inertia estimator 30a inertia estimation start / end signal generator 30b load torque estimated value feature Detecting means 30c Inertia set value changing means

フロントページの続き (72)発明者 松井 信行 愛知県名古屋市昭和区御器所町(番地な し) 名古屋工業大学内Front page continuation (72) Inventor Nobuyuki Matsui Gokisho-cho, Showa-ku, Nagoya, Aichi Prefecture (no street number) Inside Nagoya Institute of Technology

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サーボモータに印加される電流と、サー
ボモータの回転速度と、及びあらかじめ設定されている
負荷イナーシャの値とから、前記サーボモータに接続し
ている制御対象の負荷トルクを推定するトルクオブザー
バを利用して前記サーボモータの速度制御を行うサーボ
モータの制御装置において、 前記トルクオブザーバの出力する負荷トルクを監視し、
前記サーボモータの回転速度が一定である場合の負荷ト
ルク値である定常負荷トルクと、前記サーボモータの回
転速度が変化している場合の負荷トルク値である加速負
荷トルクと、の前記2つの負荷トルク値の差から実際の
負荷イナーシャの値が、現在前記トルクオブザーバに設
定されている負荷イナーシャの値より大きいか否かを判
断する負荷イナーシャ推定手段、 を備え、前記トルクオブザーバは、前記負荷イナーシャ
推定手段によって実際の負荷イナーシャの値が現在設定
されている負荷イナーシャの値より大きいと判断された
ならば、現在設定されている負荷イナーシャの値を所定
の値だけ増加させ、実際の負荷イナーシャの値が現在設
定されている負荷イナーシャの値より小さいと判断され
たならば、現在設定されている負荷イナーシャの値を所
定の値だけ減少させることにより、現在設定されている
負荷イナーシャの値を更新することを特徴とするサーボ
モータの速度制御装置。
1. A load torque of a control target connected to the servo motor is estimated from a current applied to the servo motor, a rotation speed of the servo motor, and a preset load inertia value. In a servomotor control device that performs speed control of the servomotor using a torque observer, the load torque output by the torque observer is monitored,
The two loads, a steady load torque that is a load torque value when the rotation speed of the servo motor is constant, and an acceleration load torque that is a load torque value when the rotation speed of the servo motor changes. Load inertia estimation means for determining whether or not the actual load inertia value is greater than the load inertia value currently set in the torque observer from the difference between the torque values, and the torque observer includes the load inertia. If the estimation means determines that the actual load inertia value is larger than the currently set load inertia value, the currently set load inertia value is increased by a predetermined value, and the actual load inertia value is increased. If it is determined that the value is less than the load inertia value currently set, the load inertia currently set A speed control device for a servo motor, wherein the currently set load inertia value is updated by decreasing the inertia value by a predetermined value.
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